淺析建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與節(jié)能

張秋

深圳華森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問有限公司南京分公司 江蘇 南京 210000

前言

高層建筑的整體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)有更高的要求。特別是在當(dāng)前綠色環(huán)保理念的倡導(dǎo)下，高層建筑的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)和節(jié)能原則，引領(lǐng)建筑業(yè)的發(fā)展。高層建筑電氣設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者結(jié)合具體建筑的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的電氣規(guī)劃設(shè)計(jì)，并在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中采取有效措施，確保選舉的合理性和科學(xué)性的設(shè)計(jì)。

1 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1.1 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①中國(guó)高層建筑一般采用10kV標(biāo)準(zhǔn)電源同時(shí)供電，采用單母線進(jìn)行高壓分段。配電系統(tǒng)計(jì)費(fèi)方式是高供高計(jì)，在建筑低壓配電系統(tǒng)旁邊也安裝計(jì)費(fèi)電度表，采用兩部電價(jià)法。②高層建筑中單變壓器的容量一般在1000kVA以上，以減少變壓器的數(shù)量。在變壓器中部設(shè)置接觸開關(guān)，以限制低壓側(cè)的短路電流。再次，高壓線和低壓線一般都是采用的放射式系統(tǒng)，而高層建筑樓層配電則是采用的混合式系統(tǒng)，高層建筑豎井多是采用插接式的母線槽，水平干線一般采用的全塑電纜。

1.2 供電電源和電壓的選擇

高層建筑具有建筑面積大、事故多的特點(diǎn)。高層建筑有兩個(gè)以上獨(dú)立的電源，以保證建筑電源的可靠性和安全性。這些電源一般都是同時(shí)供電，互為備用電源，很多高層建筑還安裝了柴油發(fā)電機(jī)組，確保在停電的15min之后恢復(fù)供電，保證建筑在照明、電器使用、電梯設(shè)備以及消防設(shè)備方面的正常供電，我國(guó)高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)都是10kV。此外，電氣設(shè)計(jì)人員還要對(duì)建筑電力負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，對(duì)電氣設(shè)備的選擇提供依據(jù)，電力負(fù)荷計(jì)算一般是采用需要系數(shù)法和負(fù)荷密度法。

1.3 電氣設(shè)備選型

高層建筑中有許多電氣設(shè)備，包括高壓開關(guān)設(shè)備、低壓配電屏、電力變壓器、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組和照明系統(tǒng)等，將變配電室設(shè)在建筑主樓的地下層，低壓配電屏都要設(shè)置成抽屜式，大容量出線要做成手車式，電力變壓器要避免油浸電力變壓器的使用，達(dá)到建筑防火的目的。

1.4 其他方面的設(shè)計(jì)

①建筑物的防雷和接地。在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，應(yīng)做好金屬管道的接地工作，電氣設(shè)備保護(hù)接地、工作接地以及防雷接地都是相互結(jié)合的，接地電阻一般都在4Ω以下，在均衡電位的基礎(chǔ)上提高建筑的安全性。②電梯的設(shè)計(jì)。③消防滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，高層建筑電氣消防系統(tǒng)包括火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)、燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng)、漏電火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)等，高層建筑電氣消防用電設(shè)計(jì)的問題眾多，需要電氣設(shè)計(jì)人員進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)[1]。

2 高層建筑電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能對(duì)策

2.1 供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高

①提高配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，有利于發(fā)電機(jī)的容量的利用率，最大限度地減少無功功率的損失，從而達(dá)到建筑電氣節(jié)能的最終目的。在提高供配電系統(tǒng)功率因素時(shí)，首先要注意自然功率因素的提高，可以通過選擇高效的異步電機(jī)、調(diào)整工藝的流程和改善機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況，在生產(chǎn)工藝條件允許的情況下，采用同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)和避免電力變壓器輕載運(yùn)行方式來實(shí)現(xiàn)。②用戶經(jīng)常使用的無功補(bǔ)償裝置，如手動(dòng)補(bǔ)償和并聯(lián)電容器，能有效地減少無功功率的損耗。同時(shí)電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中還需要注意盡量使用高低壓柜分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償兩種補(bǔ)償方式，同時(shí)根據(jù)建筑電氣設(shè)計(jì)的具體情況，進(jìn)行具有針對(duì)性、科學(xué)性的設(shè)計(jì)。

2.2 線路電能損耗的減少

高層建筑的功率損耗的一個(gè)重要方面是線路的功率損耗，電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)機(jī)械長(zhǎng)度、電壓和發(fā)熱條件造成的損耗，科學(xué)選擇低壓線路截面。最大限度地降低線路造成的損耗，同時(shí)要注意線路的導(dǎo)線要盡量選擇電阻率較小的材質(zhì)，例如銅芯導(dǎo)線和鋁線。在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該盡量使導(dǎo)線長(zhǎng)度減少，布線是應(yīng)盡可能少的走彎路和回頭路，變壓器和負(fù)荷中心應(yīng)在彼此附近，最大限度的縮短供電的距離，減少線路電能的損耗。

2.3 加強(qiáng)照明節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑電氣設(shè)計(jì)人員在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意盡量選擇高效光源，光源能效不宜低于相應(yīng)能效標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能評(píng)價(jià)值，有條件時(shí)盡量采用LED光源。在室內(nèi)場(chǎng)所盡量使用低功率熒光燈或高壓鈉燈等照明設(shè)備。道路照明設(shè)備或者室外照明設(shè)備盡量使用金屬鹵化物等或者大功率高壓鈉燈等照明設(shè)備。此外，設(shè)計(jì)人員還可以光通比例高、反射系數(shù)高以及配光特性穩(wěn)定的燈具，要合理的設(shè)計(jì)照明方案，最大程度的利用自然光，在建筑中盡量設(shè)置定時(shí)開關(guān)、節(jié)電開關(guān)和調(diào)光器，建筑室外照明可以利用光電控制器，盡量設(shè)置開關(guān)控制的插座，從而更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2.4 建筑配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)及無功補(bǔ)償裝置

首先，配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)電氣設(shè)備的距離、容量和特性來確定。負(fù)荷中心和變電站應(yīng)盡可能接近。這樣不僅節(jié)省了電纜材料，還降低了電能的損耗。電氣設(shè)計(jì)人員要合理的選擇變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，利用變壓器能適應(yīng)季節(jié)變化，靈活投切等特點(diǎn)，達(dá)到把電能損耗降到最低的目的。

2.5 電氣設(shè)備節(jié)能措施

建筑設(shè)計(jì)中，關(guān)于電氣設(shè)備的節(jié)能方面要注意這樣幾個(gè)方面：①電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用高效節(jié)能產(chǎn)品，其能效應(yīng)符合《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》GB18613節(jié)能評(píng)價(jià)值的規(guī)定。②風(fēng)機(jī)、水泵、電梯傳動(dòng)系統(tǒng)采用先進(jìn)控制系統(tǒng)的變頻變壓控制，以明顯地減少能耗[2]。

3 結(jié)束語

總之，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市人口增長(zhǎng)導(dǎo)致了城市高層建筑的快速發(fā)展，高層建筑具有巨大的建筑面積，對(duì)工程的設(shè)計(jì)和施工提出了挑戰(zhàn)。高層建筑具有建筑面積大、建筑層次多、功能復(fù)雜的特點(diǎn)。高層建筑對(duì)電力有很強(qiáng)的依賴性，高層建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性直接影響到高層建筑的安全使用和建筑能耗。建筑電氣設(shè)計(jì)人員在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中應(yīng)貫徹節(jié)能原則，選擇關(guān)鍵電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)建筑的整體節(jié)能。